１０．光源の効果の利用

光源の効果を利用すると、描画されるモデルの面に陰影ができ、より立体感がでます。
９．で作成したモデルビューワに光源の効果を付加します。

実行形式ファイルダウンロード (ModelViewer7_exe.lzh)

ソースファイルダウンロード (ModelViewer7_src.lzh)

プロジェクトを開く

９．で作成したモデルビューワプロジェクトを開きます。

ライトOpenGLViewクラスを新規作成する

「メニュー／挿入／クラスの新規作成」を選択します。



クラスの種類：MFCクラス
クラス名：CLightOpenGLView
基本クラス：CView
を選択します。
※クラスの種類の一覧の中に、「MFCクラス」がない場合には、クラスウィザードを一度立ち上げて、CLWファイルを作成してから、再度「メニュー／挿入／クラスの新規作成」を選択します。

「OK」ボタンを押します。

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

ライトOpenGLViewクラスの親クラスの変更

LightOpenGLView.hに
#include "TrackOpenGLView.h"
を追加します。

#if !defined(AFX_LIGHTOPENGLVIEW_H__4CB7CFED_4CE2_4EA2_A1A3_C0522B0EA54F__INCLUDED_) #define AFX_LIGHTOPENGLVIEW_H__4CB7CFED_4CE2_4EA2_A1A3_C0522B0EA54F__INCLUDED_ #if _MSC_VER > 1000 #pragma once #endif // _MSC_VER > 1000 // LightOpenGLView.h : ヘッダー ファイル // #include "TrackOpenGLView.h" ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CLightOpenGLView ビュー class CLightOpenGLView : public CView { （・・・以下略・・・）

LightOpenGLView.cppおよびLightOpenGLView.hの
CViewをCTrackOpenGLViewに置換します。（「単語単位で探す」「大文字と小文字を区別する」にチェックを入れます。）

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

ライトOpenGLViewクラスのOnDraw()の削除

ベースOpenGLビュークラスのOnDraw()が呼ばれるように、ライトOpenGLViewクラスのOnDraw()を削除します。
ClassViewにてCPickOpenGLViewのOnDraw(CDC *pDC)を右クリック、削除を選択します。

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

ピックOpenGLビュークラスの親クラスの変更

PickOpenGLView.hの
#include "TrackOpenGLView.h"
を
#include "LightOpenGLView.h"
に書き換えます。

PickOpenGLView.cppおよびPickOpenGLView.hの
CTrackOpenGLViewをCLightOpenGLViewに置換します。（「単語単位で探す」「大文字と小文字を区別する」にチェックを入れます。）

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

光源設定データ構造の作成

LightOpenGLView.hに
以下のような光源設定データ構造を作成します。

#if !defined(AFX_LIGHTOPENGLVIEW_H__4CB7CFED_4CE2_4EA2_A1A3_C0522B0EA54F__INCLUDED_) #define AFX_LIGHTOPENGLVIEW_H__4CB7CFED_4CE2_4EA2_A1A3_C0522B0EA54F__INCLUDED_ #if _MSC_VER > 1000 #pragma once #endif // _MSC_VER > 1000 // LightOpenGLView.h : ヘッダー ファイル // #include "TrackOpenGLView.h" struct LIGHTSETTING { LIGHTSETTING() : m_bLightEnabled(0), m_fLightSpotExponent(0), // 値の許容範囲[0, 128] m_fLightSpotCutoff(180.0f), // 値の許容範囲[0, 90] or 180 m_fLightConstantAttenuation(1.0f), m_fLightLinearAttenuation(0), m_fLightQuadraticAttenuation(0) { m_f4LightPosition[0] = 0.0f; m_f4LightPosition[1] = 0.0f; m_f4LightPosition[2] = 1.0f; m_f4LightPosition[3] = 0.0f; m_f4LightAmbient[0] = 0.0f; m_f4LightAmbient[1] = 0.0f; m_f4LightAmbient[2] = 0.0f; m_f4LightAmbient[3] = 1.0f; m_f4LightDiffuse[0] = 0.0f; m_f4LightDiffuse[1] = 0.0f; m_f4LightDiffuse[2] = 0.0f; m_f4LightDiffuse[3] = 1.0f; m_f4LightSpecular[0] = 0.0f; m_f4LightSpecular[1] = 0.0f; m_f4LightSpecular[2] = 0.0f; m_f4LightSpecular[3] = 1.0f; m_f3LightSpotDirection[0] = 0.0f; m_f3LightSpotDirection[1] = 0.0f; m_f3LightSpotDirection[2] = -1.0f; } bool m_bLightEnabled; GLfloat m_f4LightPosition[4]; GLfloat m_f4LightAmbient[4]; GLfloat m_f4LightDiffuse[4]; GLfloat m_f4LightSpecular[4]; GLfloat m_f3LightSpotDirection[3]; GLfloat m_fLightSpotExponent; // 値の許容範囲[0, 128] GLfloat m_fLightSpotCutoff; // 値の許容範囲[0, 90] or 180 GLfloat m_fLightConstantAttenuation; GLfloat m_fLightLinearAttenuation; GLfloat m_fLightQuadraticAttenuation; }; ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////// // CLightOpenGLView ビュー class CLightOpenGLView : public CTrackOpenGLView { （・・・以下略・・・）

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

メンバ変数、メンバ関数の宣言の追加

LightOpenGLView.h のライトOpenGLビュークラス宣言の最後にメンバ変数、メンバ関数の宣言を追加します。

class CLightOpenGLView : public CTrackOpenGLView { （・・・省略・・・） // メンバ変数 private: LIGHTSETTING m_aLightSetting[4]; protected: // メンバ関数 private: bool SetupLight(); bool SetupViewingTransform(); protected: };

メンバ変数の初期化

ライトOpenGLビュークラスのコンストラクタにメンバ変数の初期化を追加します。

CLightOpenGLView::CLightOpenGLView() { m_aLightSetting[0].m_bLightEnabled = true; m_aLightSetting[0].m_f4LightDiffuse[0] = 1.0f; m_aLightSetting[0].m_f4LightDiffuse[1] = 1.0f; m_aLightSetting[0].m_f4LightDiffuse[2] = 1.0f; m_aLightSetting[0].m_f4LightSpecular[0] = 0.2f; m_aLightSetting[0].m_f4LightSpecular[1] = 0.2f; m_aLightSetting[0].m_f4LightSpecular[2] = 0.2f; }

メンバ関数の定義の追加

LightOpenGLView.cpp にメンバ関数の定義を追加します。
光源が、「モデル座標系の移動の影響は受けるが、モデル回転変換の影響は受けない」ように、SetupLight関数の呼び出しをモデル座標系の移動と、モデル回転変換の間に配置します。

bool CLightOpenGLView::SetupLight() { for( int nIndexLight = 0; nIndexLight < 4; nIndexLight++ ) { if( m_aLightSetting[nIndexLight].m_bLightEnabled ) { ::glEnable( GL_LIGHT0 + nIndexLight ); ::glLightfv( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_POSITION, m_aLightSetting[nIndexLight].m_f4LightPosition ); ::glLightfv( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_AMBIENT, m_aLightSetting[nIndexLight].m_f4LightAmbient ); ::glLightfv( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_DIFFUSE, m_aLightSetting[nIndexLight].m_f4LightDiffuse ); ::glLightfv( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_SPECULAR, m_aLightSetting[nIndexLight].m_f4LightSpecular ); ::glLightfv( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_SPOT_DIRECTION, m_aLightSetting[nIndexLight].m_f3LightSpotDirection ); ::glLightf( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_SPOT_EXPONENT, m_aLightSetting[nIndexLight].m_fLightSpotExponent ); ::glLightf( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_SPOT_CUTOFF, m_aLightSetting[nIndexLight].m_fLightSpotCutoff ); ::glLightf( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_CONSTANT_ATTENUATION, m_aLightSetting[nIndexLight].m_fLightConstantAttenuation ); ::glLightf( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_LINEAR_ATTENUATION, m_aLightSetting[nIndexLight].m_fLightLinearAttenuation ); ::glLightf( GL_LIGHT0 + nIndexLight, GL_QUADRATIC_ATTENUATION, m_aLightSetting[nIndexLight].m_fLightQuadraticAttenuation ); } else { ::glDisable( GL_LIGHT0 + nIndexLight ); } } return true; } bool CLightOpenGLView::SetupViewingTransform() { ::gluLookAt ( m_f3RenderingCenter[0], m_f3RenderingCenter[1], m_f3RenderingCenter[2] + 1.0, // 視点 m_f3RenderingCenter[0], m_f3RenderingCenter[1], m_f3RenderingCenter[2], // 注視点 0.0, 1.0, 0.0 ); // 上ベクトル // モデル座標系の原点を視点座標系の前方クリップ面と後方クリップ面の中間に平行移動する ::glTranslatef( 0, 0, -500.0 ); SetupLight(); ::glMultMatrixf( (GLfloat*)m_objectXform ); // 表示回転（＝モデル回転） return true; }

トラックOpenGLビュークラスのメンバ変数
m_f3RenderingCenter
m_objectXform
をprotected変数とします。

class CTrackOpenGLView : public CBaseOpenGLView { （・・・省略・・・） // メンバ変数 private: CPoint m_ptLast; GLfloat m_f3LastPos[3]; GLfloat m_fRenderingRate; // 拡大率 protected: ETRACKINGMODE m_eTrackingMode; GLfloat m_f3RenderingCenter[3]; // 描画中心 GLfloat m_objectXform[4][4]; （・・・省略・・・） };

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

面に対して光源の効果を有効にする

面に対して光源の効果が有効になるように
CModelViewerView::RenderObjects関数
の実装を変更します。
（逆に言うと、面以外の線や点に対しては、光源の効果が有効にならないように実装します。）

面の描画処理の、
glNewList関数呼び出しと、glColor3f関数呼び出しの間に、
::glEnable(GL_LIGHTING);
を追加し
glEndList関数呼び出し直前に、
glDisable( GL_LIGHTING );
を追加します。

void CModelViewerView::RenderObjects( ERENDERMODE eRenderMode, const unsigned int* auiName ) { unsigned int uiIndexTriangle; unsigned int uiIndexPoint; unsigned int ui3; switch( eRenderMode ) { case RM_RENDER: case RM_PICK: ::glPushAttrib( GL_ALL_ATTRIB_BITS ); { if( m_bRenderFace && !(RM_PICK==eRenderMode && !m_bPickFace) ) { // 面 if( RM_RENDER == eRenderMode ) { // 通常描画 if( 0 == m_uiDisplayListIndex_Face ) { m_uiDisplayListIndex_Face = ::glGenLists( 1 ); ::glNewList( m_uiDisplayListIndex_Face, GL_COMPILE ); ::glEnable( GL_LIGHTING ); // 光源の効果を有効にする。 ::glColor3f( 0.5, 0.5, 0 ); glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL ); ::glBegin(GL_TRIANGLES); for( uiIndexTriangle = 0; uiIndexTriangle < m_model.vIndexedTriangle.size(); uiIndexTriangle++ ) { CVertex* pVertex0 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[0] ]; CVertex* pVertex1 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[1] ]; CVertex* pVertex2 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[2] ]; float f3Vector01[3] = { pVertex1->x - pVertex0->x, pVertex1->y - pVertex0->y, pVertex1->z - pVertex0->z, }; float f3Vector12[3] = { pVertex2->x - pVertex1->x, pVertex2->y - pVertex1->y, pVertex2->z - pVertex1->z, }; float f3NormalVector[3] = { f3Vector01[1] * f3Vector12[2] - f3Vector01[2] * f3Vector12[1], f3Vector01[2] * f3Vector12[0] - f3Vector01[0] * f3Vector12[2], f3Vector01[0] * f3Vector12[1] - f3Vector01[1] * f3Vector12[0] }; glNormal3fv( f3NormalVector ); glVertex3fv( (float*)pVertex0 ); glVertex3fv( (float*)pVertex1 ); glVertex3fv( (float*)pVertex2 ); } ::glEnd(); ::glDisable( GL_LIGHTING ); ::glEndList(); } ::glCallList( m_uiDisplayListIndex_Face ); （・・・省略・・・）

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

実行します。
モデルを回転させると、面の色が明るくなったり、暗くなったりしますが、見えている面の明るさに差はなく、立体感がありません。

面に対して法線ベクトル設定処理の追加

面が光源の効果を正しく受けるためには、面の法線ベクトルを設定する必要があります。

CModelViewerView::RenderObjects関数の実装を変更します。

面の描画処理の、::glEnable(GL_LIGHTING);呼び出しと、glColor3f関数呼び出しの間に、
::glEnable( GL_NORMALIZE );
::glLightModeli( GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE, 1 );

を追加し、
面の描画処理の、glVertex関数呼び出しの前に、
面の法線ベクトルを求める処理と、
glNormal関数呼び出し
を追加します。

void CModelViewerView::RenderObjects( ERENDERMODE eRenderMode, const unsigned int* auiName ) { unsigned int uiIndexTriangle; unsigned int uiIndexPoint; unsigned int ui3; switch( eRenderMode ) { case RM_RENDER: case RM_PICK: ::glPushAttrib( GL_ALL_ATTRIB_BITS ); { if( m_bRenderFace && !(RM_PICK==eRenderMode && !m_bPickFace) ) { // 面 if( RM_RENDER == eRenderMode ) { // 通常描画 if( 0 == m_uiDisplayListIndex_Face ) { m_uiDisplayListIndex_Face = ::glGenLists( 1 ); ::glNewList( m_uiDisplayListIndex_Face, GL_COMPILE ); ::glEnable( GL_LIGHTING ); // 光源の効果を有効にする。 ::glEnable( GL_NORMALIZE ); // OpenGL側で法線ベクトルを単位法線ベクトル化するようにする ::glLightModeli( GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE, 1 ); // 面の表と裏に光があたるようにする ::glColor3f( 0.5, 0.5, 0 ); glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL ); ::glBegin(GL_TRIANGLES); for( uiIndexTriangle = 0; uiIndexTriangle < m_model.vIndexedTriangle.size(); uiIndexTriangle++ ) { CVertex* pVertex0 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[0] ]; CVertex* pVertex1 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[1] ]; CVertex* pVertex2 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[2] ]; float f3Vector01[3] = { pVertex1->x - pVertex0->x, pVertex1->y - pVertex0->y, pVertex1->z - pVertex0->z, }; float f3Vector12[3] = { pVertex2->x - pVertex1->x, pVertex2->y - pVertex1->y, pVertex2->z - pVertex1->z, }; float f3NormalVector[3] = { f3Vector01[1] * f3Vector12[2] - f3Vector01[2] * f3Vector12[1], f3Vector01[2] * f3Vector12[0] - f3Vector01[0] * f3Vector12[2], f3Vector01[0] * f3Vector12[1] - f3Vector01[1] * f3Vector12[0] }; glNormal3fv( f3NormalVector ); glVertex3fv( (float*)pVertex0 ); glVertex3fv( (float*)pVertex1 ); glVertex3fv( (float*)pVertex2 ); } ::glEnd(); ::glDisable( GL_LIGHTING ); ::glEndList(); } ::glCallList( m_uiDisplayListIndex_Face ); （・・・省略・・・）

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

実行します。
モデルの面の明るさに差があり、立体感があります。
ただ、面の色としてglColorで色を与えているのに、面の色が灰色になってしまっています。

面の色設定が反映されるようにする

面の色が有効になるように
CModelViewerView::RenderObjects関数
の実装を変更します。

面の描画処理の、glLightModel関数呼び出しと、glColor3f関数呼び出しの間に、
glEnable( GL_COLOR_MATERIAL );
を追加します。

void CModelViewerView::RenderObjects( ERENDERMODE eRenderMode, const unsigned int* auiName ) { unsigned int uiIndexTriangle; unsigned int uiIndexPoint; unsigned int ui3; switch( eRenderMode ) { case RM_RENDER: case RM_PICK: ::glPushAttrib( GL_ALL_ATTRIB_BITS ); { if( m_bRenderFace && !(RM_PICK==eRenderMode && !m_bPickFace) ) { // 面 if( RM_RENDER == eRenderMode ) { // 通常描画 if( 0 == m_uiDisplayListIndex_Face ) { m_uiDisplayListIndex_Face = ::glGenLists( 1 ); ::glNewList( m_uiDisplayListIndex_Face, GL_COMPILE ); ::glEnable( GL_LIGHTING ); // 光源の効果を有効にする。 ::glEnable( GL_NORMALIZE ); // OpenGL側で法線ベクトルを単位法線ベクトル化するようにする ::glLightModeli( GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE, 1 ); // 面の表と裏に光があたるようにする ::glEnable( GL_COLOR_MATERIAL ); // 色設定をマテリアル設定として使用するようにする ::glColor3f( 0.5, 0.5, 0 ); glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK, GL_FILL ); ::glBegin(GL_TRIANGLES); for( uiIndexTriangle = 0; uiIndexTriangle < m_model.vIndexedTriangle.size(); uiIndexTriangle++ ) { CVertex* pVertex0 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[0] ]; CVertex* pVertex1 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[1] ]; CVertex* pVertex2 = &m_model.vVertex[ m_model.vIndexedTriangle[uiIndexTriangle].ui3IndexVertex[2] ]; float f3Vector01[3] = { pVertex1->x - pVertex0->x, pVertex1->y - pVertex0->y, pVertex1->z - pVertex0->z, }; float f3Vector12[3] = { pVertex2->x - pVertex1->x, pVertex2->y - pVertex1->y, pVertex2->z - pVertex1->z, }; float f3NormalVector[3] = { f3Vector01[1] * f3Vector12[2] - f3Vector01[2] * f3Vector12[1], f3Vector01[2] * f3Vector12[0] - f3Vector01[0] * f3Vector12[2], f3Vector01[0] * f3Vector12[1] - f3Vector01[1] * f3Vector12[0] }; glNormal3fv( f3NormalVector ); glVertex3fv( (float*)pVertex0 ); glVertex3fv( (float*)pVertex1 ); glVertex3fv( (float*)pVertex2 ); } ::glEnd(); ::glDisable( GL_LIGHTING ); ::glEndList(); } ::glCallList( m_uiDisplayListIndex_Face ); （・・・省略・・・）

ビルドし、エラー、警告がないことを確認します。

実行

モデルの面の明るさに差があり、立体感があります。
面の色としてglColorで与えた色が反映されています。

実行結果